專利名稱：汽輪發電機組軸承阻尼在線檢測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種用于測量汽輪發電機組軸承阻尼的在線檢測儀，屬于振動分析和測試技術領域。
目前汽輪發電機組軸承阻尼都是通過理論分析的方法計算得到，而沒有專門的檢測儀器進行實際測量。由于影響阻尼值的因素很多，因而理論分析復雜、計算工作量很大，無法對運行中的汽輪發電機組進行實時分析和計算其軸承的阻尼值，不利于對運行中汽輪發電機組的實時監控和故障診斷。
本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供一種汽輪發電機組軸承阻尼在線檢測儀，為汽輪發電機組的安全運行、故障診斷、性能分析和狀態監控等提供依據。
本實用新型由振動傳感器、特征信號提取器、信號采集器、特征信號處理器、電源和外殼組成，其特點是特征信號提取器可采用放大器、有源RC帶通濾波器和具有陡峭頻率衰減特性濾波器構成。振動傳感器可采用電磁傳感器或渦流傳感器，信號采集器可采用模數(A／D)轉換器構成，特征信號處理器可采用通用微機、單片機或DSP處理器結構，采取編程方案實現對特征信號的處理功能，在正常運行的汽輪發電機組中，軸承振動信號為由低頻、工頻和高頻成分組成的混頻信號，能反映軸承阻尼特性的特征信號主要是軸承低頻振動分量，低頻分量量值與工頻和高頻分量相比很小，僅占通頻幅值的1％～5％。因此，在提取特征信號時，必須濾除其他分量，以免它們對特征信號的干擾。根據現場信號的特點，同時考慮器件成本，特征信號提取器采用信號放大、粗濾波和高精度濾波的方案構成。由于特征信號提取器提取出的特征信號并不能直接反映出阻尼特性。因此特征信號需經過特征信號處理器處理，它可采用信號處理學科中的擴展普羅尼(prony)方法，利用計算機技術用一組減幅衰減信號來逼近原始信號，得到減幅信號中的衰減系數即可得軸承阻尼因子，從而反映出軸承阻尼特性，工程上常用與其等價的對數衰減率來表示。
本實用新型與現有技術相比，具有結構簡單、成本低等優點。可實時分析，便于及時診斷和排除故障；由于緊密結合發電機組實際情況進行監測，有利于實時反映汽輪發電機組的實際運行狀況，以便保證汽輪發電機組的安全運行。通過對國產200MW汽輪發電機組＃6軸承阻尼特性的測量。得到結果與工程上公認的理論結果相符，＃6軸承的對數衰減率在3000轉／分和3270轉／分的情況下分別為0.13和0.0786，工程上公認的相應值為0.1～0.2和0～0.1范圍。


圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的電路方框示意圖；圖3為特征信號提取器電路原理示意圖。
本實用新型可采用附圖所示的方案實現，一種便攜式結構如圖1所示，儀器外殼上有220V交流電源插孔，面板上有電源開關C、指示燈D、鍵盤E、頻率選擇鈕F、顯示器G和打印機輸出孔H。電路方框圖如圖2所示，可由傳感器(1)、特征信號提取器、模數(A／D)轉換器(5)、特征信號處理器構成。傳感器(1)可采用常規的電磁式A或渦流式傳感器B。特征信號提取器可由放大器(2)、有源RC帶通濾波器(3)和具有陡峭頻率衰減特性的濾波器(4)構成。放大器(2)可由集成塊IC1和電阻R11、R12、R13構成；有源RC帶通濾波器(3)可由IC2和IC3、電阻R21、R22、R23、R24、電容C1和C2構成；IC1IC2和IC3可采用LM324、μA741和LF356等運算放大器；具有陡峭頻率衰減特性的濾波器(4)可采用開關電容濾波器或有源RC濾波器中的橢圓函數濾波器，例如采用開關電容濾波器集成塊MF10，如圖3所示。根據不同要求的需要，放大器(2)、有源RC帶通濾波器(3)和具有陡峭頻率衰減特性的濾波器(4)可分別采用單級或多級串連構成。模數(A／D)轉換器(5)可采用A／D插板，以便與通用微機連接；對于單片機系統，則可用ADC0804集成塊構成。特征信號處理器可采用單片機系統，由常規的單片機8031(6)、外部程序存貯器EPROM(8)、數據存貯器RAM(7)、通用I／O擴展芯片8155(9)、打印機(10)、LED數碼管顯示器(11)和鍵盤(12)構成。為了避免突然斷電而丟失信號，儀器可設置常規的斷電保護電路(13)。圖3所示的有源RC濾波器工作于特定中心頻率的帶通方式；開關電容濾波器可工作于特定中心頻率的帶通方式或特定截止頻率的低通方式。對于19.8Hz的特征信號，開關電容濾波器工作于低通方式，電阻和電容值可取R11＝R13＝5.6KΩ，R21＝51KΩ，R22＝5KΩ，R24＝33KΩ；C1＝C2＝1μF；可變電阻R12＝30KΩ、R32＝10KΩ、R33＝20KΩ。
本實用新型可采用積木式的模塊結構，可由輸入模塊、主模塊、顯示與鍵盤模塊、打印機模塊和電源模塊組成。輸入模塊由特征信號提取器和模數(A／D)轉換器構成；主模塊由8031單片機、2764EPROM、6116RAM、8155擴展器和必要的邏輯器件等構成；顯示與鍵盤模塊由14個鍵(其中10個數字鍵，4個功能鍵開始測試鍵S、顯示鍵D、打印鍵P和復位鍵R)、7個LED數碼管(前3位顯示頻率，后4位顯示對數衰減率)、75452驅動器和邏輯器件等構成；打印機模塊由智能型微型打印機構成(如GP－16)，直接與8031相連；電源模塊由變壓器、整流電路、穩壓電路和電源擴展電路構成，其功能是將輸入220V交流電轉換為±12V、＋5V的三組直流電。除了特征信號提取器需要±12V和＋5V供電外，其余部件均由＋5V電源供電，由于本實用新型可采取積木式模塊結構，因而使結構緊湊、體積縮小，便于調試和維護。
權利要求1.一種用于測量汽輪發電機組軸承阻尼的在線檢測儀，由振動傳感器、特征信號提取器、信號采集器、特征信號處理器、電源和外殼組成，其特征在于特征信號提取器采用放大器、有源RC帶通濾波器和具有陡峭頻率衰減特性的濾波器構成。
2.根據權利要求1所述的汽輪發電機組軸承阻尼在線檢測儀，其特征在于具有陡峭頻率衰減特性的濾波器采用開關電容濾波器。
3.根據權利要求1或2所述的汽輪發電機組軸承阻尼在線檢測儀，其特征在于特征信號處理器由8031單片機、EPROM、RAM、通用I／O擴展芯法8155、打印機、LED數碼管顯示器和鍵盤構成。
4.根據權利要求1或2所述的汽輪發電機組軸承阻尼在線檢測儀，其特征在于采用積木式的模塊結構，由輸入模塊、主模塊、顯示與鍵盤模塊、打印模塊和電源模塊組成。
專利摘要汽輪發電機組軸承阻尼在線檢測儀由振動傳感器、放大器、有源RC濾波器、開關電容濾波器、A/D轉換器和8031單片機系統組成，它通過對反映阻尼特性的低頻信號的提取和處理，并采用普羅尼(Prony)方法進行計算機處理，得出反映阻尼特性參量，以便對運行中的發電機組進行實時分析，及時診斷和排除故障，確保安全運行，具有結構簡單、成本低和監控可靠等優點，可采用積木式的模塊結構，便于調試和維護。
文檔編號G01M13/00GK2195090SQ9422681
公開日1995年4月19日 申請日期1994年2月19日 優先權日1994年2月19日
發明者楊建剛, 蔡躍明, 高 申請人:東南大學